Créditos: Foto: Adrenaline

As escolhas da nova geração de games (120Hz, Ray Tracing, modo cinemático e mais!)

Explicamos as novas tecnologias, e porque não dá para ter tudo ao mesmo tempo

Já passamos pela análise de todos os videogames da nova geração, com a estreia do Playstation 5, por parte da Sony, e o Xbox Series S e Series X da Microsoft, e talvez nunca vimos uma geração de consoles que deram tanta opção ao jogador. Marvel's Spider-Man: Miles Morales e Demon's Souls deixam escolher entre modos cinematográficos ou de performance, enquanto Dirt 5 e Devil May Cry 5 Special Edition "chutam o balde": possuem modos de altas taxas, com ray tracing, sem ray tracing, com alta resolução, sem... o que está acontecendo aqui?!

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A nova geração traz algumas características que levaram a essa situação. Novas tecnologias viabilizaram novos níveis de performance e recursos que antes não eram possíveis. Mas como nem tudo é perfeito, algumas limitações também acabaram surgindo. Vamos entender porque isso está acontecendo, e como isso acontece de forma diferente nos computadores gamers.

CPU monstrão

A geração tinha uma grande limitação de performance em um componente: o processador. Mesmo com os upgrades de meio de geração, com o Playstation 4 Pro e Xbox One X, a melhora foi principalmente na performance gráfica, mantendo essencialmente o mesmo nível de desempenho no processador.

Isso foi um dos principais fatores que manteve boa parte da geração na faixa dos 30 quadros por segundo. Com CPUs baseados na microarquitetura Jaguar, não é fácil atingir altas taxas, como descobrimos testando um "primo" desse processador. Dá para encarar algo entre 30 e 60fps, mas com bastante oscilação, e não por acaso é o que acontece em Shadow of the Tomb Raider, segundo a análise do Digital Foundry do game rodando no modo performance no Playstation 4 Pro.

Mas quem companha a evolução da AMD nos últimos tempos sabe o quanto o departamento de processadores evolui, e seu CPU para os videogames não seguiu um caminho diferente. O SoC que a AMD trouxe para o Xbox e o Playstation da nova geração é muito mais robusto, e aqui começa as novidades no campo da taxa de quadros. Um processador mais potente consegue taxas de quadros mais altas, com fica evidente nesse comparativo abaixo:

Mas aí surge um problema. Não é só o processador que precisa aguentar taxas de quadros mais altas: quanto maior a qualidade gráfica, mais tempo leva para o chip gráfico fazer cada quadro. 

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É daqui que nascem alguns dos modos que os consoles estão trazendo. O mesmo chip gráfico que aguenta 4K quando tudo foi travado a 30fps não dá conta se você sobe a taxa de quadros para os 60fps. Isso entra em ação com Demon's Souls, quando você escolhe entre modo cinemático e performance. O processador do PS5 tem condições de encarar ambas as taxas de quadro, mas o chip gráfico não alcança 60fps sem abrir mão de parte da qualidade gráfica, e o resultado é evidente na definição da imagem, como dá pra ver abaixo:

Apesar de manter a maioria dos elementos gráficos, o modo performance parece levemente "fora de foco" comparado com o modo qualidade. Isso é resultado da redução da resolução de renderização das imagens, criando uma imagem final com menor definição. Isso é notável principalmente nos detalhes da armadura da personagem, mas afeta a cena como um todo.

Porém 60 quadros por segundo nem é tudo que o novo processador baseado em Zen2 com 16 threads consegue fazer. O processador tem um nível de desempenho suficiente de performance para empurrar o dobro de quadros! Assim games como Devil May Cry 5 Special Edition e Dirt 5 ganham os "modos 120hz".

Porém, para chegar a uma taxa de quadros tão alta, é preciso fazer novamente concessões nos gráficos, e agora mais pesadas que uma simples ajustada na resolução final. Dirt 5, por exemplo, abre mão não só dos filtros, mas até mesmo de elementos nas cenas são retirados, como vegetação ou a torcida:

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Devil May Cry 5 Special Edition se saiu melhor nesse aspecto, e lado a lado não há elementos faltando, apenas resolução e efeitos gráficos que são reduzidos.

E o tal do Ray Tracing?

Outro fator causa essa maior variação nas opções gráficas: a introdução de uma nova tecnologia, o Ray Tracing. Por anos a técnica usada para criar as imagens em 3D é a rasterização. Ela tornou viável os gráficos em tempo real que compõe todos os games até o momento, mas sofre de limitações.

Sendo simplista, ela trabalha com vetores que formam a imagem final. Porém vários efeitos visuais, especialmente comportamentos específicos da luz, são impossíveis de serem recriados através dessa técnica. O Ray Tracing, ou traçamento dos raios de luz, corrige esse problema, ao recriar a trajetória dos feixes de luz, e seu comportamento de rebater em objetos de formas diversas.

O problema é que, diferente da rasterização, o Ray Tracing é extremamente pesado. Para ganhar precisão no nível usado no cinema, ele precisa fazer calculo de milhares e milhares de raios por pixel na tela. E um jogo precisa de quadros sendo feitos em intervalos de 16 milissegundos para um gameplay a 60fps ou, pior, a cada 8 milissegundos para um gameplay a 120fps.

Os videogames introduzem uma nova estrutura para resolver isso: uma unidade aceleradora em cada unidade computacional da microarquitetura RDNA 2 da AMD. Porém essas estruturas só são capazes de acelerar parte do processo, então ativar a tecnologia RT derruba a performance. Isso que os games não estão implementando cenas feitas completamente com essa tecnologia, fazendo um híbrido entre a rasterização e aplicando Ray Tracing em partes críticas da cena, como a iluminação ou reflexos, onde a rasterização falha em atingir fotorrealismo.

O comparativo acima é um bom exemplo. Temos o modo qualidade e o modo performance em Marvel's Spider-Man: Miles Morales. Neles temos o recurso do RT ligado e desligado, e o efeito é muito notável no vidro dessa fachada. Enquanto o RT ligado traz um reflexo preciso do personagem no vidro, uma representação fiel da rua que está do outro lado e até é possível ver algumas pessoas se deslocando nos reflexos, o modo performance desliga esse recurso.

E é aí que vemos bons exemplos de coisas que a rasterização não é capaz de fazer. Como não está calculando a trajetória dos raios de luz refletindo no vidro, a rasterização não "sabe" o que tem atrás do personagem, justamente pela natureza de seu processo de deixar coisas 3D em um plano 2D (sua tela). Assim, o vidro reflete a parte de trás do uniforme do "miranha" colocando a faixa vermelha que, na verdade, está na frente. Aqui ele está apenas reaproveitando o que já tem na tela e tentando criar o reflexo. No vidro também podemos ver o que parece ser a rua, porém ao invés de mostrar o reflexo de uma grande altura, parece que o personagem está no térreo (em ambas as imagens ele deve esta acima do décimo andar). Isso acontece porque essa imagem é pré-produzida, e inserida para criar a sensação de reflexos, mas ela não representa o que está do outro lado, realmente.

E no PC?

No PC nós já estamos muito mais habituados com escolhas, com menus de configuração gráfica que rolam por páginas e mais páginas com todo tipo de ajuste. E, diferente dos consoles, aqui é viável ter tudo ao mesmo tempo: qualidade gráfica, alta resolução, altas taxas de quadros e Ray Tracing.

Isso acontece devido a uma característica dos computadores: a variedade de hardware. Isso faz com que existam configurações que vão desde modelos inferiores aos videogames, passando por semelhantes e chegando em hardwares mais avançados.

Um exemplo é a Radeon RX 6800 XT. Essa placa entrega múltiplos recursos ao mesmo tempo, sem essa necessidade de desabilitar coisas no caminho, sendo viável jogar em QuadHD a 60 quadros em games como Control. A RX 6800 XT é uma placa com 72 unidades computacionais RDNA 2 em seu chip gráfico, operando acima dos 2GHz e quase chegando a 2,5GHz em nossos testes. O Xbox Series X tem 50 unidades operando na casa dos 1,8GHz, enquanto o Playstation 5 traz 36 unidades em clock variável. Há uma clara vantagem para o hardware da Radeon, chegando a ter o dobro de estruturas que as presentes no Playstation.

Mas é claro que esse reforço no hardware tem seu custo, e aqui é no sentido literal. A Radeon RX 6800 XT tem preço oficial de lançamento de US$ 649, ou seja, consideravelmente acima dos US$ 499 dos consoles da Microsoft e Sony. Colocando na conta todo o restante dos componentes, o computador gamer vai custar mais que o dobro, talvez o triplo, que um console.

Mas graças a variação do ecossistema no PC, temos mais uma variação. Nós definimos a RTX 3080 como "uma placa que supera a questão do Ray Tracing em 4K, conseguindo mais de 60fps mesmo com tudo configurado no Ultra", e até mesmo com uma RTX 3060 Ti, modelo mais "modesto" até o momento das Ampere, conseguimos impressionantes 120 quadros em 4K e com Ray Tracing no gameplay de Wolfenstein (ali pelos 13:50).

Aqui uma outra tecnologia foi indispensável: o Deep Learning Supersampling (DLSS). Essa tecnologia usa porções do hardware dedicadas ao aprendizado da máquina para tornar possível renderizar em uma resolução menor e ampliar para uma maior, usando a AI para buscar não perder qualidade no processo, e até mesmo corrigir problemas como serrilhados no caminho. Já fizemos alguns artigos sobre o tópico, e a tecnologia pode ter resultados muito bons, como dá para ver em Control:

Isso faz com que a RTX 3060 Ti e seu orçamento de US$ 399 comece a dar conta de games mantendo 60 quadros, qualidade alta, 4K e Ray tracing. No final das contas o PC gamer com essa placa ainda tem potencial de ultrapassar o preço do console em quase duas vezes, sendo assim a opção para quem quer todos esses recursos ao mesmo tempo, e não vê problema em pagar a mais para ter tudo isso.

Essa possibilidade de escalonar pode vir aos consoles? A priori, a mesma implementação das GeForce não pode ser replicada por falta de hardware. As placas da Nvidia, desde a série RTX 20, possuem núcleos tensores, unidades especializadas em matrizes - indispensáveis para acelerar aprendizado profundo da máquina. Em teoria dá para rodar machine learning, e a Microsoft inclusive já possui uma API, o DirectML, que poderia trazer algo nesse campo.

A AMD também já afirmou, de forma ainda pouco detalhada, que está preparando algo semelhante ao DLSS para hardware Radeon (placas de vídeo e, por consequência consoles). Isso seria feito em shaders, então não sabemos até onde seria possível atingir uma alta eficácia. A porta está aberta, mas ainda não sabemos o que pode sair dela.

  • Redator: Diego Kerber

    Diego Kerber

    Formado em Jornalismo pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Diego Kerber é aficionado por tecnologia desde os oito anos, quando ganhou seu primeiro computador, um 486 DX2. Fã de jogos, especialmente os de estratégia, Diego atua no Adrenaline desde 2010 desenvolvendo artigos e vídeo para o site e canal do YouTube

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